[发明专利]香蕉MuMADS1和MaMADS55互作在调控MaGWD1基因表达上的应用

说明书

本发明提供了香蕉MuMADS1和MaMADS55互作在调控MaGWD1基因表达上的应用。本发明首次采用香蕉转录因子MuMADS1和MaMADS55，能够与香蕉MaGWD1启动子区结合，与MaGWD1基因互作，且调控其表达。例如转录因子MuMADS1基因和/或转录因子MaMADS55基因与香蕉MaGWD1启动子导入香蕉果实中，可以显著促进MaGWD1基因的上调表达，采用转录因子MuMADS1基因和/或转录因子MaMADS55基因构建VIGS沉默系统，可以显著抑制MaGWD1基因表达，有效抑制淀粉含量降低，有效抑制葡聚糖‑水双激酶活性，同时有效抑制香蕉果实中果糖、葡萄糖、蔗糖等含量升高。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种香蕉MuMADS1和MaMADS55互作在调控MaGWD1基因表达上的应用。

背景技术

香蕉((Musa acuminata)在社会和农业经济的发展中起着核心作用。香蕉是全球重要的水果和经济作物，占全球新鲜水果产量的16％(Dale等人，2017)。而淀粉是香蕉果实的主要成分，一般情况下收获时香蕉果实中的淀粉含量可达到鲜重的20％至25％(DoNascimento等，2006)。香蕉是常见的淀粉转化型果实，收获后的香蕉果实成熟期间淀粉迅速降解并转化为可溶性糖，其转化效率直接影响水果的硬度、甜度和货架期等(Saraiva等，2013)。因此，阐明采后香蕉果实中淀粉降解的分子机制有助于揭示香蕉果实品质的形成和调控。

淀粉降解是一个复杂的过程，涉及关键酶基因的表达和转录因子(TFs)的转录调控。葡聚糖水二激酶(GWD)是淀粉代谢的第一个限速酶，它催化葡萄糖基残基的C6磷酸酯的形成并将ATP的末端c-磷酸基团转移到水中，形成正磷酸(Mahlow等人，2014年)。香蕉果实成熟过程中Musa acuminata glucan water dikinase 1葡聚糖水二激酶1(MaGWD1，Ma03_g15660)上调并与淀粉降解密切相关(Xiao等人，2018)，但其确切功能尚不明确。

尽管已分离出香蕉果实成熟过程中涉及淀粉降解和调控的一些基因和转录因子，但仅鉴定到一个调控网络并由转录因子介导。MADS-box是重要的转录因子家族，它们通过蛋白质-蛋白质相互作用来调节植物的生长和发育，并直接与靶基因启动子中的CA/T(r)G框结合(Martel等，2011；Vrebalov等，2009；Itkin等，2009)。MuMADS1(也是MaMADS36，Ma05_t18560.1)和MaMADS55(Ma09_t21260.1)是两个MADS-box家族基因，在香蕉果实成熟期间高表达，并可能调节淀粉降解和果实品质(Liu等人，2009；2015a；2017)；2018)。然而MuMADS1转录因子和MaMADS55转录因子是否能够与MaGWD1基因互作并调控其表达，目前还未见报道。因此，开展MuMADS1转录因子、MaMADS55转录因子和MaGWD1基因的研究，对增进了我们对香蕉果实淀粉降解调控网络的理解，改善香蕉果实品质具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供香蕉MuMADS1和MaMADS55互作在调控MaGWD1基因表达上的应用。

本发明的第一个方面是提供转录因子MuMADS1和MaMADS55、或者转录因子MuMADS1基因和MaMADS55基因、或者含有转录因子MuMADS1基因的重组载体和含有转录因子MaMADS55基因的重组载体在调控香蕉MaGWD1基因表达、和/或调控香蕉果实总淀粉含量、和/或调控香蕉果实中蔗糖含量、和/或调控香蕉果实中葡萄糖含量、和/或调控香蕉果实中果糖含量、和/或调控葡聚糖-水双激酶(GWD)活性中的应用。

本发明的第二个方面是提供转录因子MuMADS1、或者转录因子MuMADS1基因、或者含有转录因子MuMADS1基因的重组载体在调控香蕉MaGWD1基因表达、和/或调控香蕉果实总淀粉含量、和/或调控香蕉果实中蔗糖含量、和/或调控香蕉果实中葡萄糖含量、和/或调控香蕉果实中果糖含量、和/或调控葡聚糖-水双激酶(GWD)活性中的应用。